一种多功能水体修复双体船装置的制作方法

本发明涉及生态环境修复、湖泊河道水体污染治理
技术领域：
的一种多功能水体修复双体船装置，能够利用可再生、洁净能源为动力对湖泊、河道受污染水体进行机动式曝气复氧和投加生物种剂，同时在运动中对水面、水下垃圾进行清理、自卸，并且监测水体水质多种参数，随时提供处理数据。
背景技术：
：随着工农业生产、经济的发展和城市集形化、人口的增长，所处水域、河道、湖泊有存在不同程度水体污染，虽然有条件的区域续步建立截污管网，但一些水域难免还存在内源、点源和面源造成污染，在三种污染源的合污下以致水体水质不断恶化，尤其是一些重金属很容易沉积在底泥中，而难降解污染物质将会慢慢地释放到水体中对水体造成长期的污染，河内大量污染物不仅毒害水生生物，而且将水体中的溶解氧耗尽，使水体长期处于厌氧和缺氧状态，生态环境受到极大破坏。近年来人们不断探索水体水质治理方法措施，如强化截污防治、底泥疏浚、清淤处理和重建以及水体净化技术、水体曝气复氧、投加生物、化学促进剂、水生植物修复等补救措施。而以防为主、综合治理、注重效益更是可持续发展和探索的重点方向。现有水体修复技术处理方法大至有以下几种：1.治本措施：内源底泥疏浚、点源面源截污控制、河道整治、生态护坡、改变流速、引水稀释、设凹地湿地绿地缓冲带，也就是有条件的处理措施，但投资大，只能适应有条件的区域和有条件的河流。2.化学修复，如加入化学药剂杀藻，加入铁盐促进磷沉淀、加入石灰脱氮，单纯化学技术修复有促进作用，只适应水体不大的水域。3.生物修复，如投入生物促进剂加微生物菌剂、生物膜技术、生物飘带、和水生植物净化方法等，是促进微生物生长和土壤矿物质的吸附与离子交换作用，对污染轻微的水体有促进作用，但污染严重的水体还需结合多种措施，才能有效改善。4水面清捞垃圾船等，只能打捞垃圾。5.物理修复，人工曝气复氧：(1)、固定式曝气装置，适合水量不大、河道夹小的河流、湖泊，只能适应固定式经流或净止水体，不能够移动装置和主动式曝气复氧。(2)、移动式太阳能曝气装置、水体修复多功能太阳能船污水处理装置、新型河道曝气装置、实用新型太阳能曝气船、太阳能曝气船曝气装置等等，可见现有的太阳能曝气复氧技术较为普遍，而太阳能曝气船、曝气装置或实用新型曝气船也多种多样，但处理技术较为单一，而实际产生改善水体水质效果的还需根据不同水体状况、结合试验和实验才能确定其效用，一种新颖效用的太阳能曝气船、或移动曝气装置真正取得显著效果应有如下依据：1依据相对所处理的湖泊、河道水量及污染度来量化曝气船或移动装置的大小；2是依据曝气船或移动装置的大小来量化太阳能的吸能面积大小，3依据太阳能吸能面积的大小来量化曝气机及配套设备的功率大小，4依据曝气机的功率大小来量化曝气量及增氧量的大小，5依据曝气量及增氧量的大小来量化改善水体水质的效果大小，这五个因素有相互依存的因果关系，因为太阳能量是受吸能面积和吸能时间所限制，因此可利用能源也有所限制，如果能量供应不足，效用就不大，一艘实质有效的多功能曝气船包括船体自重、太阳能板、支架、储能电池、曝气机及曝气管道、变压器及垃圾设备装置、垃圾自重和其它配套设备总荷载应为10吨上下，单靠船表面积吸收太阳能满足船上设备动力、又能满足行走动力是不足够的，可见一种发明太阳能曝气船或曝气装置应根据所吸收能量、各不同水体状况、水体量、水体特点条件，针对并满足其适应性，才能确定曝气船或曝气装置功能效用，这才是改善水体、水质的一种有效发明或实用装置。技术实现要素：河道治理是一项综合性系统工程，需不同专业、措施的协同合作，但河道治理技术仅仅是一种治标式补救措施，利用各种措施可以达到消除黑臭，减少水体污染负荷，促进河流生态环境的恢复等目的，针对现有技术存在的问题与不足，本发明一种多功能水体修复双体船装置，包括太阳能混合动力系统、钢质双体船系统、曝气复氧和生物促进剂投放系统、水面清洁系统和水体水质在线监测系统，能够比现有水体修复技术、太阳能船曝气装置技术取得进一步效果，所述双体船系统1、太阳能混合动力系统2、曝气复氧和生物促进剂投放系统3、水体自动清洁系统4以及水体水质在线监测系统5，包含如下步骤：1、双体船系统：采用钢制结构，平顶式、船面钾板连体、水下钾壳分体的双体浮箱，驾驶室底部安装发动机组、顶部平顶并外飘，船舷护栏，双体船舱兼作电池储能仓，发动机连接变速器、行走动力装置、传动装置、风向机、不缠草螺旋桨，排气窗连接电池仓通气道，船室控温空调和照明配套装置组成。2、太阳能混合动力系统(1)所述太阳能包含：船顶全部表面积和飘外面积安装太阳能活动支架及太阳能光伏组件，汇流箱和光伏控制器，船仓储能电池组，逆变器、配电箱、设备开关箱、电缆和智能充电装置组成。(2)所述混合动力包含：以太阳能动力为主，网电补充为辅、发动机推动的混合动力供电方式，以及发动机充电和站台设充电装置组成。3、曝气复氧和生物促进剂投放系统：以移动船为载体、曝气泵和鼓风机连接进气管、曝气管、喷头、控制阀、计量仪表和配电开关箱、控制电缆和投药剂装置组成，曝气管沿曝气船水下浮箱外围设置、向水体喷射，并根据相应水体修复方案进行量化曝气量以及复合酶生物促进剂投放量，进行连续式及间隔式曝气组合搭配，定期测量水质参数，并跟踪调整。4、水体自动清洁系统：电动机连接曲轴、活动臂连接支撑架、套网袋、拉绳，以及岸端吊运起重装置和垃圾收集车组成，电动机曲轴连接活动臂和套网安装在双体船前端，在船运动过程中可自动伸开或收窄网套，使水面和水下垃圾自动进网，到站吊卸收集处理。5、水体水质在线监测系统：由传感器、多功能探头组合、中央控制器连接控制电缆，连配7个以上终端，同时测量下列多个参数，包括环境光线、水温监测、orp氧化还原电位监测、ph酸碱度传感监测、电导率探头、溶解氧探头、铵/氨、氯离子、硝酸根探头、叶绿探头、若丹明wt、自清洗浊度和蓝绿藻，能够全天候提供水体水质测量数据。附图说明图1多功能水体修复双体船立体图图2多功能水体修复双体船俯视图图3多功能水体修复双体船前立面图图4多功能水体修复双体船纵向剖面图图5多功能水体修复双体船实体图图6多功能水体修复双体船垃圾吊卸装置图具体实施方式多功能水体修复双体船装置实施方式包含：双体船系统装置1、太阳能混合动力系统装置2、曝气复氧和生物促进剂投放系统装置3、水体自动清洁系统装置4、水体水质在线监测系统装置5，按下列进行。1、所述双体船系统装置：特征是采用钢制结构，平顶式、船面钾板连体①，水下船身分体浮箱②，驾驶室设在船后端③、正视前方，船舷设置不锈钢护栏，发动机④连接变速器⑤、方向机连接传动轴⑥、与不缠草螺旋桨⑦连接合成行走装置，双体船浮箱②兼作电池储能仓⑧，电池仓⑧连接控温通风窗⑨，电池仓两侧设安全出口⑩，合成设备移动载体。2、所述太阳能混合动力系统装置：其特征包括下列(1)、(2)。(1)太阳能动力装置：根据移动船载体表面的大小以及设备功率配置，有针对性的组合太阳能模块数量，并根据各系统设备所需功率为准，以船的全部表面积及周围可飘出面积为发电吸能面积，船顶钾板①连接太阳能活动支架活动支架连接太阳能板光伏组件通过汇流箱和控制器将太阳能储入船仓电池组电池组连接逆变器输出配电箱再分配到各设备开关箱提供电源。(2)混合动力装置：根据太阳能吸能的特点与不足，采用以太阳能提供动力为主，网电补充为辅，以及发动机推动的混合动力装置，辅助措施利用发动机充电及站台设充电装置，采取非工作时间接入自动功能充电装置，充满后自动关闭。3、所述曝气复氧和生物促进剂投放系统装置：特征是鼓风机连接控制阀计量仪表计量表连接曝气管再连接喷头以及供电装置和生物促进剂投放装置组成。所述鼓风机是连接双体船面板①，靠驾驶室③两侧安装，鼓风机连接控制阀门和计量仪表输出曝气管连续及间隔式制气传递与水体充分混合。所述控气阀门计量仪表连接曝气管再连接喷头安装于双体船侧壁水下部分，喷头安装在曝气管下面向水体喷射。所述供电装置包含：太阳能发电模块及传动器连接储存电池仓输出逆变器装置连接配电箱配电箱输出开关箱所述生物促进剂投放装置，是一种生物修复、原位治理技术和物理修复技术组合，其特征是根据河道水体修复设计、方案所处理的水量以及曝气量、复合酶投放量进行组合量化，在曝气过程中将复合酶生物促进剂以每立方水量投放0.05～0.1g，每天随曝气船沿上游至下游投放一次，一定时间后再根据水质测量报告调整至每二天投放一次和每三天投放一次，直至符合水质计划达标为准，投放时采用1∶100稀释，并利用船上水箱泵压喷射投放，结合连续式或间隔式曝气复氧每天6～8小时，曝气增氧量按方案要求大于740m3/h，并跟踪测量水质变化程度或调整曝气时间、曝气量、以及投放复合酶时间、投加量和投放次数的调整。4、所述水体自动清洁系统装置：包括电动机传动轴连接变速轮、曲轴、曲轴连接活动臂、活动臂连接套网袋，和端站吊起及卸运装置组成。所述水体清洁系统特征是电动机是连接船体前端安装，电动机电源接入开关箱电动机轮轴带动曲轴活动臂在传动轴作用下能自动撇开或收榨，曲轴活动臂连接套网袋安装在曝气船最前端；操作过程是利用曝气船行走时将水面及水下垃圾打涝进入网套，到站后采用起重装置将垃圾吊装至收集车。5、所述水体水质在线监测系统装置，按如下步骤进行：在线监测系统操作步骤是：(1)将电源和数据电缆连接到控制装置上，(2)将探头针插入与测量器连接，(3)打开控制器等10秒钟再进行启动，启动客户端等软件自动扫描并连接探测器装置，加亮显示多功能探头，并进行探头运行设置，(4)进行各探头的参数值设置并保存，(5)各探头进行特别矫正，(6)建立工作日志，测量器开始工作并对监测信息进行监控、保存。所述在线监测系统特征是：可配7个终端，并同时连接测量下列参数，包含：水温监测、氧化还原电位(orp)监测、酸碱度(ph)传感器、电导率探头、溶解氧探头、铵/氨、氯离子、硝酸根探头、叶绿探头、若丹明wt、自清洗浊度和蓝绿藻。所述在线监测系统使用方法是：由各探头连接中央控制器，传输各组探测参数，随船运动到不同水体监测、必要时组网连接远程数据传输技术，通过电话网络、gsm手机短信息网、gprs或cdma网络实现监控中心对监测点的远程遥控、遥测以及监测点对监控中心的逆向报警，提供水体水质数据。实例东莞市小海河长3.2km，河床断面平均为60.87m2，水域面积194794m2，正常库容约38.95万立方米，由于夏季水温较高，有机物降解速率和耗氧速率加快，城市雨、污混合排水系统溢流，且河道水面较宽，水流速度较慢，水体存在黑臭，沿河两岸为居民区，除部分点源排入截污管网外，其余生活污水全部排入河道，生活垃圾和建筑垃圾随意丢弃堤岸或河中，河道水体受到了严重污染，属于劣v类水体。修复前水体检测指标值表一污染物名称codcrbod5nh3-ntp石油类污染值(mg/l)7826.513.181.9210.3水体修复内容河道水体修复条件是能够在较短的时间内提高水体的溶解氧水平，提高水体自净能力，促进河道水生生态的修复，水体水质指标达到地表水v类标准条件。针对河道现状情况，编制了水体修复计划、方案，采用一种多功能水体修复双体船装置，多功能特征包含双体船系统装置1、太阳能混合动力系统装置2、曝气复氧系统装置和投放生物种剂系统装置3、水体自动清洁系统装置4、水体水质在线监测系统装置5。具体实施方式1、双体船系统装置按下列进行：双船体系统装置包括双体式浮箱，浮箱高1.1m，船驾驶室局部高2m，船长8.5m，船宽3.5m，驾驶室高2.7m，其中船体吃水深0.65m。总荷载11t，采用a3钢质船用钢板，柴油机24p，波箱-16型，不缠草螺旋浆，手动锅式方向盘，发动机推动，航速5～10节，作为多功能设备载体，沿河上下游往返行驶。双体船组件及配套设备表：表二设备名称规格单位数量备注1双体船面钾板8.5m*3.5mm229.75m2驾驶室外飘0.5m2材质a3船用钢板t5.6焊接工艺3浮箱1.2*5*1.1组24驾驶室3m*2m*2.7m座1座后向前5方向机手锅式台16发动机l24台1动力24p7变速箱波箱-16台18传动轴轴长1.35m直径50mm1单轴推进航节：5-109螺旋桨轴尾螺距直径35mm13叶不缠草螺旋桨22寸10船舷护拦不锈钢米23.5m11描具钢铸个112空调机格力台12、太阳能混合动力系统装置按下列进行：(1)太阳能发电，以船顶及外飘面积安装支架和太阳能板光伏组件，以最大限度吸收太阳能源，太阳能板连接汇流箱和控制器吸能储存船仓电池组，经过逆变输出配电箱、分配开关箱，太阳能板采用(多晶板)组件，厚50mm，单块0.982*1.64＝1.61m2，单块可吸收功率250w，共20块*1.61＝32.20m2可吸收功率4830w/h，储能2v电屏(1000a)175*475*350，电池共68个，经计算得2v*1000a*68÷1000＝136kwa*0.6(系数)＝81.6kw；设备耗电：曝气机6000w*7(每天工作平均7小时)＝42kw、电动机2.2*7＝15.4kw、在线监测控制器0.5*7＝3.5kw、空调机1.0*7*0.6＝4.2kw、照明0.5*7*0.2＝0.70kw，合计功率65.80kw，耗电量小于81.6kw，可满足当天曝气船曝气5000m3/b计划要求，但此后由于船顶太阳模块面积和吸能时间限制，正常每天吸能供电约20kw，而曝气船正常工作耗电65.8kw/b，因此供电不足。为满足供电，须采取发电机充电及网电补充的措施满足供电需求。(2)混合动力，以发动机充电及网电充电为补充，根据多功能曝气船的太阳能发电特点，吸能面积及吸能时间限制，为弥补电能不足，须采取以太阳能为主，市网充电或发电机充电为辅的配套措施，满足曝气机及配套设备正常工作，为此选址下游停泊站安装一不锈钢充电亭，亭内设置配电系统，即配电箱干线采用架空或埋地敷设接入站内低压配电柜，电压380v/220v，输出于充电亭内另一分配电箱，再由分配电箱接入曝气船蓄电池逆变器开关箱，充电系统采用三相五线制(a、b、c三相、n线及pe线)，在配电箱及中间分配箱和尾端开关箱，做tn-s重复接地系统的配电原则。太阳能发电材料配套表：表三太阳能电气设备配套表：表四设备名称型号单位数量1逆变器30kva台12充电亭不锈钢1800*210013智能充电器yyd-68*2v125a个14配电箱800*1000个15开关箱600*800个13、曝气复氧和投放生物种剂系统装置按下步骤进行：曝气复氧方法：采用罗茨鼓风机单机3.0kw2台，沿驾驶室两侧安装，连接曝气管并通过控制阀门、计量仪表、曝气管沿双体船浮箱外侧安装，曝气量740m3/h，每天平均7.0/小时曝气量5180m3，可满足曝气量5000m3/b设计要求。曝气机、加药泵、清洁机设备配套表：表五设备名称设备型号设备功率设备数量1螺茨鼓风机漩涡式3.0kw22控制阀、仪表φ80/1000各1个3曝气管钢质φ5m344喷药泵泵压型1.115配药水箱500*800*80016清洁机连曲轴φ352.217活动臂连网套1000*12002曝气复氧操作过程：小海河非雨天水体处于微运动状态，河两边水体处于微运动或静止状态，因此，重点突出对河道两边水体进行曝气，分段进行，先从下游至上游再从上游往下游循环作业，每天工作曝气6～8小时，每小时曝气量为740m3，每天采用单班制、操作员2人。曝气工作时需每天检查设备仪表以及曝气管道气孔，防止气孔堵塞，曝气时以气阀控制射入水深不宜超过水深2/3，避免曝气的冲击力过大造成河底反泥，根据水体修复计划增氧要求，曝气充氧量5180m3/b，其中含氧量1087m3，按方案每天曝气增氧量结合水体水质测量结果调整和量化曝气增氧量。投放生物种剂操作过程：多功能曝气船机动进入不同污染水体与曝气复氧组合，每天工作曝气6～8小时，在实施过程中按照修复方案采取连续及间断式曝气、每天及隔天加药，以每天曝气复氧≥5180m3，其中含氧量≥1087m3，氧利用率(20℃)≥30％；复合酶生物促进剂每天按所处理的水体方量计算，以每方米水量投剂0.05～0.1g药剂，以水药比1∶100稀释，采用泵压喷射与水体混合，并根据水质测量结果变化调整相应增加或减少投药量、投药次数以每天或隔天投药的搭配组合。4、水体自动清洁系统装置按下列进行：水体自动清洁装置，特征是在船前端安装垃圾清理装置，包括电动机连接曲轴，经过曲轴传动，活动臂连接套网可撑开、收窄，并在运动中主动及自动收集水面及水下垃圾，每天沿河道上下游行走并机动进入垃圾浮游区打涝垃圾一次，到端站后启动自吊装置卸装并运至垃圾处理场。5、水体在线监测系统装置按下列进行：在线监测系统装置包括：主机控制器、手持数据终端、标准液体、智能软件、数据电缆和传感器探头，探头在船前端浸没式安装，随船移动监测。操作步骤：是将电源和数据电缆连接到控制器，将探头针插入与测量器连接，打开控制器稍后再进行启动，启动客户端软件自动扫描并连接探测器装置，加亮显示多功能探头，并进行探头运行设置，进行各探头的参数值设置并保存，各探头进行特别矫正，建立工作日志，测量器开始工作并对信息进行监控、保存水质参数。水体监测设备表：表六在线监测仪器分析方法表七序号项目分析方法1水体温度温度传感器法2ph玻璃电极法(带温度补偿)3电导率荧光法(带温度补偿)(gb/电极法)4溶解氧电导池法(带温度补偿)5氨氮气敏电极法6硝酸氮束型浊度法7叶绿素荧光法水体在线监测操作过程：(1)将电源和数据电缆连接到探测器装置，(2)将9针探头连接测量器，(3)打开探测器稍后再启动，(4)按setup/cal校正，(5)按setup设置，(6)按sonde探测装置，(7)使用箭头加量显示参数，(8)按select键显示数据，(9)数据收集并保存、传输。水体修复处理效果：经过135天连续或间隔式曝气复氧和复合酶促进剂投放后，测得河道水体的溶解氧维持在7.0mg/l左右，属于v类水质范围内，水质指标如下：修复后水体检测指标值：表八污染物名称codcrbod5总氮总磷石油类指标值30mg/l6mg2.0mg/l0.4mg/l0.1与处理前比较，经过曝气复氧后水体水质基本消除腥臭味，cod去除率达57％，bod去除率达77.36％，总氮去除率在达84％，总磷去除率达79.2％，水体溶解氧也上升3-4mg/l，受污染水体经曝气处理后，河道浮游垃圾基本消除，水体水质指标达到地表水v类标准，符合水体修复计划的要求。突出优点多功能水体修复双体船曝气装置，相对现有太阳能曝气复氧船技术突出有下：分体设计、省力省电、机动灵活、低成本、具有量化性曝气增氧和投放生物种剂方案体系、河道水面和水下垃圾打涝、不缠草螺旋桨、自卸垃圾、以及全天候水体水质在线监测和网络传输监测、也就是说有自测自治的一种多功能水体修复双体船装置，经实验后小海河水质由劣v类改善到地表水v类水质，有效的解决河道水体污染黑臭的技术难题，现已投入应用。当前第1页12